1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘要：步進(jìn)電機(jī)是用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的微電動(dòng)機(jī)，它最突出的優(yōu)點(diǎn)是可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速、快速啟停、正反轉(zhuǎn)控制等。本設(shè)計(jì)的硬件電路包括最小系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電路、按鍵控制電路、狀態(tài)顯示電路四大部分。最小系統(tǒng)是為了使單片機(jī)正常工作，包括晶振電路和復(fù)位電路。驅(qū)動(dòng)電路主要是對(duì)單片機(jī)輸出的脈沖進(jìn)行功率放大，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)按鍵控制電路由開關(guān)和按鍵組成，由操作者根據(jù)工作需要進(jìn)行相應(yīng)的操作。狀態(tài)顯示電路主要是為了顯示電機(jī)的工作狀態(tài)和轉(zhuǎn)速。關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)；啟停；正反轉(zhuǎn)；調(diào)速 Abstract：Stepper motor is

2、 the electric pulse signal control, electrical pulse signal will be converted into the corresponding angular displacement or line displacement of the micro motor, its most prominent advantage is can in a broad frequency range by changing the pulse frequency to achieve the speed, quick start and stop

3、, positive control.The design of the hardware circuit includes four parts: the minimum system, drive circuit, control circuit and a status display circuit .Minimum system is to make the computer work, including crystal circuit and reset circuit.Drive circuit is mainly to SCM pulse power amplifier, t

4、hereby driving motor to rotate the key control circuit by switches and keys. the operator can operate these switches and keys according to the needs of the work .Status display circuit is mainly in order to display the working status of the motor and the speed.Keywords:Stepper motor； Start / stop； P

5、ositive inversion；timing專心-專注-專業(yè)第1章 緒論1.1課題研究的背景和意義 步進(jìn)電機(jī)又稱脈沖電機(jī)或階躍電機(jī)，國外一般稱為Stepmontor或Steppingmotor,Pulsemontor,Stepper等等。 就傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)來說，步進(jìn)電機(jī)可以簡單地定義為，根據(jù)輸入的脈沖信號(hào)，每改變一次勵(lì)磁狀態(tài)就前進(jìn)一定角度（或長度），若不改變勵(lì)磁狀態(tài)則保持一定位置而靜止的電機(jī)。從廣義上講，步進(jìn)電機(jī)是一種脈沖信號(hào)控制的無刷式直流電機(jī)，也可看作是在一定頻率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速與控制脈沖頻率同步的同步電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)的機(jī)理是基于最基本的電磁鐵作用，其原如模型起源于1830年至1860年間。

6、1870年前后開始以控制為目的的嘗試，應(yīng)用于氬弧燈的電極輸送機(jī)構(gòu)中。這被認(rèn)為是最初的步進(jìn)電機(jī)。此后，在電話自動(dòng)交換中廣泛使用了步進(jìn)電機(jī)。不久又在缺乏交流電源的船舶和飛機(jī)等獨(dú)立系統(tǒng)中廣泛使用。 20世紀(jì)60年代后期，在步進(jìn)電機(jī)本體方面隨著永磁材料的發(fā)展，各種實(shí)用性步進(jìn)電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，而半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展則推進(jìn)了步進(jìn)電機(jī)在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用。在近30年間，步進(jìn)電機(jī)迅速地發(fā)燕并成熟起來。從發(fā)展趨向來講，步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)能與直流電機(jī)、異步電機(jī)、以及同步電機(jī)并列，從而成為電機(jī)的一種基本類型。 我國步進(jìn)電機(jī)的研究及制造起始于本世紀(jì)50年代后期。從50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研機(jī)構(gòu)為研究一些裝置而使用

7、或開發(fā)少量產(chǎn)品。這些產(chǎn)品以多段結(jié)構(gòu)三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為主。70年代初期，步進(jìn)電機(jī)的生產(chǎn)和研究有所突破。除反映在驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)方面的長足進(jìn)步外，對(duì)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)本體的設(shè)計(jì)研究發(fā)展到一個(gè)·較高水平。70年代中期至80年年代中期為成品發(fā)展階段，新品種高性能電機(jī)不斷被開發(fā)。自80年代中期以來，由于對(duì)步進(jìn)電機(jī)精確模型做了大量研究工作，各種混合式步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器作為產(chǎn)品廣泛利用。 隨著數(shù)字化技術(shù)發(fā)展，數(shù)字控制技術(shù)得到了廣泛而深入的應(yīng)用。因?yàn)椴竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)組成的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，性能上能滿足工業(yè)控制的基本要求，所以廣泛地應(yīng)用于手工業(yè)自動(dòng)控制、數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、照相機(jī),投

8、影儀、數(shù)碼攝像機(jī)、大型望遠(yuǎn)鏡、衛(wèi)星天線定位系統(tǒng)、醫(yī)療器件以及各種可控機(jī)械工具等等。直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備( 如硬盤、軟盤和光盤存儲(chǔ)器) 、家電產(chǎn)品、醫(yī)療器械和電動(dòng)車上, 無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子都普遍使用永磁材料組成的磁鋼, 并且在航空、航天、汽車、精密電子等行業(yè)也被廣泛應(yīng)用。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的需求量與日俱增，研制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及其控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的微電動(dòng)機(jī)，它最突出的優(yōu)點(diǎn)是可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，快速起停、正反轉(zhuǎn)控制及制動(dòng)等，并且用其組成的開環(huán)系統(tǒng)既簡單、

9、廉價(jià)，又非?？尚?，因此在機(jī)械、 鋼鐵、 化工等多個(gè)行業(yè)都有著重要作用， 有效的電機(jī)控制，提高其運(yùn)行性能有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，搭建基于 Proteus的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)， 對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)作分塊研究， 給出豐富的實(shí)驗(yàn)觀察接口， 較好的分析研究步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中存在的問題， 能夠有效的提高其運(yùn)行性能，對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)的修改和完善都起到重要作用。搭建基于 proteus的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)硬件仿真平臺(tái)， 對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)作分塊仿真研究， 給出了豐富的實(shí)驗(yàn)觀察接口， 仿真驗(yàn)證了大部分程序模塊運(yùn)行效果， 為實(shí)際硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建奠定基礎(chǔ)。 采用基于 proteus 步進(jìn)電機(jī)控制運(yùn)動(dòng)仿真，

10、 不僅能真實(shí)的反映實(shí)際控制效果，也能很好的節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間和成本， 為科研開發(fā)過程提供有效的實(shí)踐理論依據(jù)。1.2課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 任務(wù)：1.查閱資料，了解步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理； 2.通過單片機(jī)給步數(shù)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)； 3.通過按鈕可控制啟停及正反轉(zhuǎn)； 4.創(chuàng)新功能:順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)，順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)，逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)和 逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)，喇叭提示音。 要求：進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，畫出電路原理圖、元器件布線 圖、實(shí)驗(yàn)電路圖；繪制程序流程圖，進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)（采 用C語言）。1.3 軟硬件運(yùn)行環(huán)境及開發(fā)工具 硬件：keilc和protues軟件、PC機(jī)一臺(tái) 開發(fā)語言：C語言第2章 步進(jìn)電機(jī)

11、簡介2.1 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理步進(jìn)電機(jī)本質(zhì)上是一個(gè)數(shù)字角度轉(zhuǎn)換器。以三相電機(jī)為例, 其結(jié)構(gòu)原理見圖1。各相夾角為120°的定子磁極上均勻分布了5個(gè)矩形小齒, 沒有繞組的轉(zhuǎn)子圓周上也均勻的分布著40個(gè)小齒（相鄰齒夾角為9°）。利用電磁學(xué)的性質(zhì), 在某相繞組通電時(shí), 相應(yīng)的磁極產(chǎn)生磁場, 與轉(zhuǎn)子形成磁路如此時(shí)定子的小齒與轉(zhuǎn)子的小齒沒有對(duì)齊, 則在磁場作用下, 轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度, 達(dá)到齒的對(duì)齊。在單三拍控制方式下, 若A相通電, B、C相不通電, 在磁場作用下使轉(zhuǎn)子齒和A相定子齒相對(duì)假設(shè)此時(shí)為初態(tài)并且令與A相中心對(duì)齊的轉(zhuǎn)子齒為0號(hào)齒, 因?yàn)锽相與A相相差120°，可知

12、120°/9°=13 39, 不為整數(shù), 即此時(shí)轉(zhuǎn)子齒與B相不對(duì)齊, 只是13號(hào)齒靠近相的中心, 且相差3°。如果此時(shí)突然變?yōu)锽相通電, 而A、C相都不通電, 那么, 13號(hào)齒會(huì)在磁場的作用下轉(zhuǎn)到與相中心對(duì)齊的位置, 這就是常說的走一步, 此時(shí),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了。這樣, 按照A一B一C一A順序通電次, 可以使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)9°。那么步進(jìn)電機(jī)的步距角Q=(360/NZ)°（式中N=MC為運(yùn)行拍數(shù)；M為控制繞組相數(shù)；C為狀態(tài)系數(shù), 單三拍或雙三拍時(shí)C=1, 單六拍或雙六拍時(shí)C=2為轉(zhuǎn)子齒數(shù)）。2.2步進(jìn)電機(jī)的特征及參數(shù) 步進(jìn)電機(jī)的特征如下： 1、一般步進(jìn)電機(jī)的精

13、度為步進(jìn)角的3%-5%，且不積累。 2、步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。 步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。3、步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減少，從而導(dǎo)致力矩下降。4、步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常轉(zhuǎn)動(dòng)，但若高于一定速度就無法啟動(dòng)，并伴有嘯叫聲。

14、步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)： （一）步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語1、相數(shù)：產(chǎn)生不同對(duì)N、S磁場的激磁線圈對(duì)數(shù)。常用m表示。2、拍數(shù)：完成一個(gè)磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運(yùn)行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.3、步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用表示。=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步

15、）。4、定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的）5、靜轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無關(guān)。雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過份采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。（二）步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語： 1、步距角精度：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。2、失

16、步：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步3、失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。4、最大空載起動(dòng)頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。5、最大空載的運(yùn)行頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。6、運(yùn)行矩頻特性：電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。電機(jī)一旦選定，電機(jī)的靜力矩確定，而動(dòng)態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流（

17、而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機(jī)輸出力矩越大，即電機(jī)的頻率特性越硬。 要使平均電流大，盡可能提高驅(qū)動(dòng)電壓，使采用小電感大電流的電機(jī)。7、電機(jī)的共振點(diǎn)： 步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)的共振區(qū)一般在180-250pps之間（步距角1.8度）或在400pps左右（步距角為0.9度），電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓越高，電機(jī)電流越大，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機(jī)輸出電矩大，不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。 8、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制：當(dāng)電機(jī)繞組通電時(shí)序?yàn)锳-AB-B-BC-C-CD-D-DA時(shí)為正轉(zhuǎn)，通電時(shí)序?yàn)镈A

18、-D-CD-C-BC-B-AB-A時(shí)為反轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。 2.3 步進(jìn)電機(jī)的分類現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用高導(dǎo)磁材料構(gòu)成齒狀轉(zhuǎn)子和定子，其結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，步距角可以做的相當(dāng)小，一般為三相，可

19、實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，但動(dòng)態(tài)性能相對(duì)較差。永磁式步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子采用多磁極的圓筒形的永磁鐵，在其外側(cè)配置齒狀定子。用轉(zhuǎn)子和定子之間的吸引和排斥力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，它的出力大，動(dòng)態(tài)性能好，但步距角一般比較大。一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度。混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，它是PM和VR的復(fù)合產(chǎn)品，其轉(zhuǎn)子采用齒狀的稀土永磁材料，定子則為齒狀的突起

20、結(jié)構(gòu)。此類電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式兩者的優(yōu)點(diǎn)，步距角小，出力大，動(dòng)態(tài)性能好，是性能較好的一類步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，在計(jì)算機(jī)相關(guān)的設(shè)備中多用此類電機(jī)。2.4 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理 通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。 該磁場會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場方向與定子的磁場方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個(gè)角度。下圖為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理示意圖： 上圖中的步進(jìn)電機(jī)定子由兩組線圈組成，所以又稱為兩相四線步進(jìn)電機(jī)。圖中依次給X,Y,X',Y'加正激勵(lì)，使其電機(jī)內(nèi)部的磁場進(jìn)行一個(gè)順時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)，然后帶動(dòng)轉(zhuǎn)子也進(jìn)行順時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。 下圖是

21、步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)示意圖：2.5 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流一般在幾百毫伏這個(gè)量級(jí)，直接使用單片機(jī)的I/O口，顯然是無法直接驅(qū)動(dòng)的。一般步進(jìn)電機(jī)在驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，都會(huì)加一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，可以使用三極管驅(qū)動(dòng)電路。但是由于一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，一般需要的驅(qū)動(dòng)路數(shù)較多，如28BYJ48這個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)，至少需要4路驅(qū)動(dòng)，此時(shí)，電路設(shè)計(jì)時(shí)一般使用專門的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。常用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片有：ULN2003或ULN2803。 ULN2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品，具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。ULN2003A由7組達(dá)林

22、頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，具有同時(shí)驅(qū)動(dòng)7組負(fù)載的能力，為單片雙極型大功率高速集成電路。 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的，可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。該步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī)，采用單極性直流電源供電。只要對(duì)

23、步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時(shí)序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖1是該四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。 開始時(shí)，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號(hào)齒對(duì)齊，同時(shí)，轉(zhuǎn)子的1、4號(hào)齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。當(dāng)開關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開時(shí)，由于C相繞組的磁力線和1、4號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，1、4號(hào)齒和C相繞組的磁極對(duì)齊。而0、3號(hào)齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可

24、分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)序與波形分別如圖2.a、b、c所示： 第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1 總體設(shè)計(jì)框圖 本設(shè)計(jì)的硬件電路包括最小系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電路、按鍵控制電路、狀態(tài)顯示 電路四大部分。最小系統(tǒng)是為了使單片機(jī)正常工作，包括晶振電路和復(fù)位電 路。驅(qū)動(dòng)電路主要是對(duì)單片機(jī)輸出的脈沖進(jìn)行功率放大，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 按鍵控制電路由開關(guān)和按鍵組成，由操作者根據(jù)工作需要進(jìn)行相應(yīng)的操作。 狀態(tài)顯示電路

25、主要是為了顯示電機(jī)的工作狀態(tài)和轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如 圖3.1所示。89C51單片機(jī)狀態(tài)顯示電路晶振電路復(fù)位電路步進(jìn)電機(jī)ULN2003驅(qū)動(dòng)電路按鍵控制電路圖3.1 總體設(shè)計(jì)框圖3.2 單元電路設(shè)計(jì)3.2.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 最小系統(tǒng)或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，就是用最少的元件組成的可以工作的系統(tǒng)。對(duì)51系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：單片機(jī)、復(fù)位電路、晶振電路。 復(fù)位電路：使用了獨(dú)立式鍵盤，單片機(jī)的P1口鍵盤的接口。該設(shè)計(jì)要求只需4個(gè)鍵對(duì)步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行控制，但考慮到對(duì)控制功能的擴(kuò)展，使用了6路獨(dú)立式鍵盤。復(fù)位電路采用手動(dòng)復(fù)位，所謂手動(dòng)復(fù)位，是指通過接通一按鈕開關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，晶振

26、電路用30PF的電容和一個(gè)12M晶體振蕩器組成為整個(gè)電路提供時(shí)鐘頻率。89C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式電路得到：內(nèi)部震蕩方式和外部中斷方式。在引腳XTAL1和XTAL2外部接晶振電路器（簡稱晶振）或陶瓷晶振器，就構(gòu)成了內(nèi)部晶振方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。其電容值一般在530pf,晶振頻率的典型值為12MHz,采用6MHz的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路實(shí)用較多。復(fù)位及時(shí)鐘振蕩電路如圖3.2.1所示。 圖3.2.1 復(fù)位及時(shí)鐘振蕩電路3.2.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用ULN2003芯片構(gòu)成

27、驅(qū)動(dòng)電路。ULN2003 是高耐壓、大電流、內(nèi)部由七個(gè)硅NPN 達(dá)林頓管組成的驅(qū)動(dòng)芯片。 經(jīng)常在電路中使用，作為顯示驅(qū)動(dòng)、繼電器驅(qū)動(dòng)、照明燈驅(qū)動(dòng)、電磁閥驅(qū)動(dòng)、伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等電路中。ULN2003 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。ULN2003 的封裝采用DIP16 或SOP16 。ULN2003可以驅(qū)動(dòng)7個(gè)繼電器,具有高電壓輸出特性，

28、并帶有共陰極的續(xù)流二極管使器件可用于開關(guān)型感性負(fù)載。每對(duì)達(dá)林頓管的額定集電極電流是500mA，達(dá)林頓對(duì)管還可并聯(lián)使用以達(dá)到更高的輸出電流能力。ULN2003的引腳圖如圖3.2.2-1所示，驅(qū)動(dòng)電路如圖3.2.2-2所示。圖3.2.2-1 ULN2003的引腳圖圖3.2.2-2 驅(qū)動(dòng)電路3.2.3 按鍵控制電路設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制輸入部分設(shè)置了啟?？刂?，換向控制，加速控制和減速控制按鈕，分別是K1、K2、S2、S3。通過K1、K2狀態(tài)變化分別實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)和換向功能。當(dāng)K1、K2的狀態(tài)變化時(shí)，內(nèi)部程序檢測(cè)P1.0和P1.1的狀態(tài)來調(diào)用相應(yīng)的啟動(dòng)和換向程序，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的電機(jī)的啟動(dòng)和正反轉(zhuǎn)控

29、制。 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的工作原理可以知道，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制主要是通過控制通入電機(jī)的脈沖頻率，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。對(duì)于單片機(jī)而言，主要的方法有：軟件延時(shí)和定時(shí)中斷在此電路中電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制主要是通過定時(shí)器的中斷來實(shí)現(xiàn)的，該電路控制電機(jī)加速度主要是通過S2、S3的斷開和閉合，從而控制外部中斷根據(jù)按鍵次數(shù)，改變速度值存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)為定時(shí)器的中斷次數(shù)），這樣就改變了步進(jìn)電機(jī)的輸出脈沖頻率，從而改變了電機(jī)的轉(zhuǎn)速。按鍵控制電路如圖3.2.3所示。圖3.2.3 按鍵控制電路3.2.4 狀態(tài)顯示電路設(shè)計(jì)在該步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)中，電機(jī)可以正反轉(zhuǎn)，可以加減速，其中電機(jī)轉(zhuǎn)速的等級(jí)分為八級(jí)，為了方便知道電機(jī)的運(yùn)行

30、狀態(tài)和電機(jī)的轉(zhuǎn)速的等級(jí)，這里設(shè)計(jì)了電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)的工作狀態(tài)的顯示電路。在顯示電路中，主要是利用了單片機(jī)的P0口和P2口。采用兩個(gè)共陽數(shù)碼管作顯示。第一個(gè)數(shù)碼管接的a、b、c、d、e、f、g、h分別接P0.0P0.7口，用于顯示電機(jī)正反轉(zhuǎn)狀態(tài)，正轉(zhuǎn)時(shí)顯示“1”，反轉(zhuǎn)時(shí)顯示“0”，不轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)碼管熄滅。第二個(gè)數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、h分別接P2.0P2.7口，用于顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速級(jí)別，共八級(jí)，即從07轉(zhuǎn)速依次遞增，“0”表示轉(zhuǎn)速為零。狀態(tài)顯示電路如圖3.2.4所示。圖3.2.4 狀態(tài)顯示電路3.3總體電路圖 把各個(gè)模塊的電路組合成總電路，如圖3.3所示。圖3.3 總體電路圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)

31、計(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能可以采用多種方法，由于隨時(shí)有可能輸入速、加速信號(hào)和方向信號(hào)，因而采用中斷方式效率最高，這樣總共要完成4個(gè)部分的工作才能滿足設(shè)計(jì)要求，即主程序部分、定時(shí)器中斷部分、外部中斷0和外部中斷1部分。其中，主程序的主要功能是系統(tǒng)初始參數(shù)的設(shè)置及啟動(dòng)開關(guān)的檢測(cè)，若啟動(dòng)開關(guān)合上則系統(tǒng)開始工作，反之系統(tǒng)停止工作；定時(shí)器部分控制脈沖頻率，它決定了步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢；兩個(gè)外部中斷程序要做的工作都是為了完成改變速度這一功能。 下面分析主程序與定時(shí)器中斷程序及外部中斷程序。 4.1主程序設(shè)計(jì)主程序中要完成的工作主要有系統(tǒng)初始值的設(shè)置、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示以及各種開關(guān)狀態(tài)的檢測(cè)判斷等。其中系統(tǒng)初始狀態(tài)的設(shè)置內(nèi)容

32、較多，該系統(tǒng)中，需要初始化定時(shí)器、外部中斷；對(duì)P1口送初值以決定脈沖分配方式，速度值存儲(chǔ)區(qū)送初值決定步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)速度，對(duì)方向值存儲(chǔ)區(qū)送初值決定步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向等內(nèi)容。若初始化P1=11H、速度和方向初始值均設(shè)為0，就意味著步進(jìn)電機(jī)按四相單四拍運(yùn)行，系統(tǒng)上電后在沒有操作的情況下，步進(jìn)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)，方向值顯示“0”，速度值顯示“0”，主程序流程圖如圖9所示。開 始初 始 化速度值為0？啟動(dòng)開關(guān)為0？停止計(jì)時(shí)器顯 示啟動(dòng)計(jì)時(shí)器延 時(shí)停止計(jì)時(shí)器YNYN圖4.1 主程序流程圖4.2 定時(shí)中斷設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)主要是給電機(jī)各繞組按一定的時(shí)間間隔連續(xù)不斷地按規(guī)律通入電流，步進(jìn)電機(jī)才會(huì)旋轉(zhuǎn)，時(shí)間間隔越短，速度

33、就越快。在這個(gè)系統(tǒng)中，這個(gè)時(shí)間間隔是用定時(shí)器重復(fù)中斷一定次數(shù)產(chǎn)生的，即調(diào)節(jié)時(shí)間間隔就是調(diào)節(jié)定時(shí)的中斷次數(shù)，因而在定時(shí)器中斷程序中，要做的工作主要是判斷電機(jī)的運(yùn)行方向、發(fā)下一個(gè)脈沖，以及保存當(dāng)前的各種狀態(tài)。其程序流程圖如圖4.2所示。中斷返回T0中斷入口發(fā)速度脈沖讀方向指示重送相關(guān)狀態(tài)恢復(fù)現(xiàn)場保護(hù)現(xiàn)場中斷次數(shù)-1=0？NY圖4.2 定時(shí)中斷程程序流程圖4.3 外部中斷設(shè)計(jì)外部中斷所要完成的工作是根據(jù)按鍵次數(shù)，改變速度值存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)為定時(shí)器的中斷次數(shù)），這樣就改變了步進(jìn)電機(jī)的輸出脈沖頻率，也就是改變了電機(jī)的轉(zhuǎn)速。速度增加按鈕S2為INT0中斷，其程序流程為原數(shù)據(jù)，當(dāng)值等于7時(shí)，不改變?cè)瓟?shù)

34、值返回，小于7時(shí)，數(shù)據(jù)加1后返回；速度減少按鈕S3，當(dāng)原數(shù)據(jù)不為0，減1保存數(shù)據(jù)，原數(shù)據(jù)為0則保持不變。程序流程圖如圖4.3所示。外部中斷入口保護(hù)現(xiàn)場延時(shí)去抖中斷返回速度值±1恢復(fù)現(xiàn)場速度=上或限值？按鈕是否彈起？NNNYY圖4.3 外部中斷流程圖第5章 軟件仿真 一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)并非一次就可以正確無誤地設(shè)計(jì)出來，尤其是設(shè)計(jì)的程序，必須經(jīng)過多次的調(diào)試才能確鑿無誤地工作。為避免浪費(fèi)，并不把剛剛編寫好的程序直接寫到EPROM、EEPROM等中去，更不會(huì)急于生產(chǎn)安裝部分硬件，在專用的仿真器或開發(fā)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。 我們首先在Keil軟件中編寫程序，來進(jìn)行C語言程序的調(diào)試。然后再把程序加載在Prot

35、ues軟件上進(jìn)行仿真調(diào)試。5.1 程序調(diào)試 5.1.1 Keil C軟件介紹 Keil C軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。Keil C軟件可以對(duì)我們寫的C語言程序進(jìn)行編譯，它能清晰的顯示出程序的各種信息，并能明確的指出程序的錯(cuò)誤之處和錯(cuò)誤的原由。以致我們能夠得到結(jié)構(gòu)，書寫都無誤的C語言的程序。Keil C軟件提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。對(duì)于單片機(jī)硬件電路和軟件的調(diào)試，Ke

36、il C軟件提供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果，一種是對(duì)軟件的分步調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。 對(duì)于總體執(zhí)行效果的調(diào)試方法，只需要執(zhí)行debug 菜單下的execute 菜單項(xiàng)或F12 快捷鍵啟動(dòng)執(zhí)行，用debug菜單下的pause animation 菜單項(xiàng)或pause 鍵暫停系統(tǒng)的運(yùn)行；或用debug 菜單下的stop animation 菜單項(xiàng)或shift-break 組合鍵停止系統(tǒng)的運(yùn)行。其運(yùn)行方式也可以選擇工具欄中的相應(yīng)工具進(jìn)行。 對(duì)于軟件的分步調(diào)試，應(yīng)先執(zhí)行debug 菜單

37、下的start/restart debugging 菜單項(xiàng)命令，此時(shí)可以選擇stepover 、step into 和 step out 命令執(zhí)行程序(可以用快捷鍵F10、F11 和ctrl+F11)，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進(jìn)入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。在執(zhí)行了start / restart debuging 命令后，在debug 菜單的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機(jī)的系統(tǒng)資源等，可供調(diào)試時(shí)分析和查看。5.1.2 程序調(diào)試結(jié)果 在Keil C

38、軟件編輯界面寫好系統(tǒng)程序后，左擊build target files圖標(biāo)，經(jīng)過多次調(diào)試和修改直至正確為止。最終調(diào)試結(jié)果如圖5.1.2所示。圖 5.1.25.2 仿真調(diào)試5.2.1 proteus軟件介紹 這次的課程設(shè)計(jì)我們用的是Protues軟件。Proteus軟件是Labcenter Electronics公司的一款電路設(shè)計(jì)與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)計(jì)，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。Proteus的軟件仿真基于VSM技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢(shì)就在于它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真大量的單片

39、機(jī)芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及單片機(jī)外圍電路，比如鍵盤、LED、LCD等等。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具，通過Proteus軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個(gè)功能齊全、實(shí)用方便的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。它是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、H

40、C11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯。 Protues軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是： 原理布圖，PCB自動(dòng)或人工布線 ，SPICE電路仿真 。 本次課程設(shè)計(jì)中我們主要使用Proteus軟件在單片機(jī)方面的仿真功能，所以我們重點(diǎn)研究ISIS模塊的用法，在下面的內(nèi)容中，如不特別說明，我們所說的Proteus軟件特指其ISIS模塊。5.2.2 軟件仿真結(jié)果

41、 軟件仿真的步驟為：（1）在Proteus軟件編輯界面放置元器件并連接好電路圖并修改各組件屬性；（2） 將程序（HEX文件）載入單片機(jī)。首先雙擊單片機(jī)圖標(biāo)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出“Edit Component”對(duì)話框。在這個(gè)對(duì)話框中我們點(diǎn)擊“Program files”框右側(cè)的，來打開選擇程序代碼窗口，選中相應(yīng)的HEX文件后返回，這時(shí)，按鈕左側(cè)的框中就填入了相應(yīng)的HEX文件，點(diǎn)擊對(duì)話框的“OK”按鈕；（3） 單擊仿真按鈕，開始仿真。 軟件仿真的結(jié)果如下： 首先將按鍵K1置于上方，即K1=0時(shí)，步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)不工作，兩個(gè)數(shù)碼管均熄滅，步進(jìn)電機(jī)不轉(zhuǎn)。仿真結(jié)果如圖5.2.2-1所示。圖 5.2.2-1 然

42、后將按鍵K2置于下方時(shí)，步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)開始工作。兩個(gè)數(shù)碼管均初始化為0，表明步進(jìn)電機(jī)準(zhǔn)備順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，但此時(shí)速度為0，不轉(zhuǎn)動(dòng)。仿真結(jié)果如圖5.2.2-2所示。圖 5.2.2-2 然后將按鍵K2置于上方，步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)開始工作。兩個(gè)數(shù)碼管均初始化為0，表明步進(jìn)電機(jī)準(zhǔn)備順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，但此時(shí)速度為0，不轉(zhuǎn)動(dòng)。仿真結(jié)果如圖5.2.2-3所示。圖 5.2.2-3 按下按鈕S2五次增大步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速至5級(jí)，第二個(gè)數(shù)碼管顯示變?yōu)?，仿真結(jié)果如圖5.2.2-4所示。圖 5.2.2-4 然后按下按鈕S3三次減小步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速至2級(jí)，第二個(gè)數(shù)碼管顯示變?yōu)?，仿真結(jié)果如圖5.2.2-5所示。圖 5.2.2-5 然后

43、將按鍵K2置于下方時(shí)，步進(jìn)電機(jī)開始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，第一個(gè)數(shù)碼管顯示變?yōu)?。仿真結(jié)果如圖5.2.2-6所示。圖 5.2.2-6 若此時(shí)將按鍵K1再次置于上方，步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)停止工作。兩個(gè)數(shù)碼管熄滅，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。仿真結(jié)果如圖5.2.2-7所示。圖 5.2.2-6第六章 總結(jié)通過一周時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，了解了步進(jìn)電機(jī)的工作原理，掌握了步進(jìn)電機(jī)的啟?？刂?、轉(zhuǎn)向控制、速度控制等基本控制原理，加強(qiáng)了對(duì)軟件編程和硬件設(shè)計(jì)的掌握，并且熟悉了AT89C52單片機(jī)、ULN2003A芯片。我們完成了資料搜集、電路硬件設(shè)計(jì)和軟件調(diào)試和仿真，答辯和完成設(shè)計(jì)報(bào)告等幾個(gè)步驟。我們將所學(xué)的單片機(jī)知

44、識(shí)運(yùn)用到實(shí)際上、全面鞏固課堂所學(xué)的理論知識(shí)、熟悉電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)程序和設(shè)計(jì)內(nèi)容、鍛煉快速完成一項(xiàng)電子產(chǎn)品的能力、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神，并體會(huì)到了其中的奇妙與艱辛。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的微電動(dòng)機(jī)，它最突出的優(yōu)點(diǎn)是可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，快速起停、正反轉(zhuǎn)控制及制動(dòng)等，并且用其組成的開環(huán)系統(tǒng)既簡單、廉價(jià)，又非?？尚校虼嗽跈C(jī)械、 鋼鐵、 化工等多個(gè)行業(yè)都有著重要作用， 有效的電機(jī)控制，提高其運(yùn)行性能有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，搭建基于 Proteus的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)， 對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)作分塊研究， 給出豐富的實(shí)驗(yàn)觀

45、察接口， 較好的分析研究步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中存在的問題， 能夠有效的提高其運(yùn)行性能，對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)的修改和完善都起到重要作用。搭建基于 proteus的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)硬件仿真平臺(tái)， 對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)作分塊仿真研究， 給出了豐富的實(shí)驗(yàn)觀察接口， 仿真驗(yàn)證了大部分程序模塊運(yùn)行效果， 為實(shí)際硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建奠定基礎(chǔ)。 采用基于 proteus 步進(jìn)電機(jī)控制運(yùn)動(dòng)仿真， 不僅能真實(shí)的反映實(shí)際控制效果，也能很好的節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間和成本， 為科研開發(fā)過程提供有效的實(shí)踐理論依據(jù)。 在做課程設(shè)計(jì)前,一定要將課本上的知識(shí)吃透,因?yàn)檫@是做實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),否則,在老師講解時(shí)就會(huì)聽不懂,這將使你在做實(shí)驗(yàn)時(shí)的難度加大,浪費(fèi)做

46、實(shí)驗(yàn)的寶貴時(shí)間。如果你不清楚,在做實(shí)驗(yàn)時(shí)才去摸索,這將使你極大地浪費(fèi)時(shí)間,使你事倍功半。做實(shí)驗(yàn)時(shí),一定要親力親為,務(wù)必要將每個(gè)步驟,每個(gè)細(xì)節(jié)弄清楚,弄明白,實(shí)驗(yàn)后,還要復(fù)習(xí),思考,這樣,你的印象才深刻,記得才牢固,否則,過后不久你就會(huì)忘得一干二凈,這還不如不做。通過這次的課程設(shè)計(jì),拓寬我們的眼界,使我們認(rèn)識(shí)到這門課程在生活中的應(yīng)用是那么的廣泛。我想以后多多進(jìn)行這樣的課程設(shè)計(jì)，這樣不僅能將課上的原理分析得更透徹，而且能將其靈活地應(yīng)用于實(shí)際生活中，提高動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，很有意義。 參考文獻(xiàn) 1 肖洪兵. .跟我學(xué)用單片機(jī)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20062 何立民. 單片機(jī)高級(jí)教程M.

47、 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20073 馬連洪,丁男,黃偉,馬艷華.單片機(jī)原理及應(yīng)用M. 北京：北京交通大學(xué)出 版社，20004 周明德. 單片機(jī)原理與技術(shù)M 北京：人民郵電出版社，20085 何立民. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20006 姜志海，劉連新. 單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用M. 北京：機(jī)械工業(yè)出 版社，2007 附錄控制系統(tǒng)C語言程序#include <reg51.h>/51單片機(jī)頭文件#define uint unsigned int /宏定義sbit k1=P34; /啟動(dòng)開關(guān)sbit k2=P35; /換向開關(guān)sbit s2=P32; /加速按鈕sbit s3=P33; /減速按